[发明专利]用于计算物体表面的高度图的方法和系统

权利要求书

1.一种用于计算物体表面的高度图的方法，其从通过光学系统扫描物体表面的光学2.5D轮廓的图像栈计算物体表面的高度图，所述方法包括：

在相对于所述物体表面的不同高度位置处扫描焦平面；

在所述焦平面的各高度位置处拍摄图像以形成图像栈，其中，扫描所述焦平面包括：

-长距离感测所述焦平面的位移以感测低空间频率分量；

-短距离感测所述焦平面的位移以感测高空间频率分量；以及

-通过将所述低空间频率分量和所述高空间频率分量结合估算所述焦平面的高度位置；

基于估算的各相应焦平面的高度位置计算所述图像栈中各图像的高度位置；

将所述图像栈的所述图像插值到等距的高度位置以获得校正的图像栈；以及

从校正的所述图像栈计算所述物体表面的所述高度图；

所述长距离感测包括光学、机械或者电容编码；

所述短距离感测包括感测振动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述插值步骤包括进行线性插值、样条插值或者三次插值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述长距离感测包括线性编码。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述光学系统进行所述短距离感测。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，从所述光学系统的物镜进行所述短距离感测。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述短距离感测包括感测所述光学系统相对于所述物体或者相对于支撑所述物体的物体平台的位移。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还从所述物体或者从支撑所述物体的物体平台进行所述短距离感测，并且所述短距离感测基于由从所述光学系统进行的所述短距离感测所感测到的位移和由从所述物体或从支撑所述物体的所述物体平台进行的所述短距离感测所感测到的位移之间的差异。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

对来自所述长距离感测的测量进行滤波以去除高空间频率分量，和/或

对来自所述短距离感测的测量进行滤波以去除低空间频率分量。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述滤波包括使用滑动平均滤波器或者在频域中使用傅里叶变换的滤波器。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，在获得校正的所述图像栈之前，还包括：

感测所述图像栈的各图像的横向位移误差；以及

如果感测到任一图像的横向位移误差，则对所述任一图像进行横向移位或插值以校正所述横向位移误差。

11.一种用于计算物体表面的高度图的系统，其从扫描物体表面的光学2.5D轮廓的图像栈计算物体表面的高度图，所述系统包括：

光学系统，其被构造成：

-在相对于所述物体表面的不同高度位置处扫描焦平面；以及

-在所述焦平面的各高度位置处拍摄图像以形成图像栈；

长距离型位移传感器，其用于通过感测低空间频率分量来长距离感测所述焦平面的位移；

短距离型位移传感器，其用于通过感测高空间频率分量来短距离感测所述焦平面的位移，所述短距离型位移传感器与所述长距离型位移传感器不同；以及

处理单元，其被构造成：

-通过将来自所述长距离型位移传感器的所述低空间频率分量和来自所述短距离型位移传感器的所述高空间频率分量结合估算所述焦平面的高度位置；

-基于估算的各相应焦平面的高度位置计算所述图像栈中各图像的高度位置；

-将所述图像栈的所述图像插值到等距的高度位置以获得校正的图像栈；以及

-从校正的所述图像栈计算所述物体表面的所述高度图；

所述长距离型位移传感器包括光学、机械或者电容编码器；

所述短距离型位移传感器包括至少一个振敏传感器。